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自行车并不能省力?为什么要走时比来时更好?探讨省力乘坐与步行之间的差异


文章编号:19302 / 更新时间:2024-03-05 23:21:20 / 浏览:

走路省力,还是骑车省力?当然是骑车,否则自行车就没有存在的价值了。

自行车并不能省力?为什么要走时比来时更好?探

自行车虽然是一种简单的代步工具,而且构也并不复杂,但其涉及到了很多物理学原理。

我们都知道杠杆可以分为省力杠杆和费力杠杆,而自行车就是典型的费力杠杆。不过不被费力杠杆这个称谓所迷惑,费力杠杆并不代表真的费力,所谓费力杠杆指的是在杠杆平衡的条件下,动力大于阻力,动力臂小于阻力臂。因为动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,所以费力杠杆表面上花费了力气,实际上却减少了距离,归根结底还是省了力。具体到自行的问题上来,主动轮大于从动轮,也就是脚踏的牙盘大于后轮的飞轮,以此实现增速。

借助于自行车这个费力杠杆,我们可以在相同时间行进更远的距离,所以也就省了力,但自行车的省力并不仅仅于此,即便是不考虑距离,只考虑时间,骑车依旧比走着省力,也就是说同样一个小时,走路一小时要比骑车一小时更累,这又是为何呢?

这实际上是一个比较令人费解的事情,因为任何机械都不可能省力,只可能浪费的力气,自行车也不例外,既然自行车不能省力,那么在相同时间下,骑车也就不可能比走路省力。

很显然,理论结果与现实情况不相,这说明有一些问题被我们忽略了。从宏观角度来看,走路的确比骑车省力,但人体本身也是一个机械,这个机械会在我们看不见的地方做功。

这个结论并没有错但同样基于宏观视角得出的结论,实际上提着一桶水向前走,虽然没有做功,但依旧很累,为何呢?因为表面上我们没有做功,但我们身体内部的肌一直在做功。

为了能够提着水桶,人体手臂内的细肌丝一直在粗肌肉上滑动,而这种滑动是通过细肌肉上的横桥来拨动的,所以表人没有做功,实际上人体内的横桥一直在做功。

人要保持任何姿势都需要依靠身体的肌肉来实现,不同姿势调动的肌肉也不同,走时我们是站着的,而骑车时则是坐着的,显然,站着比坐着需要调动更多部分的肌肉,所以站着比坐着费力,走路自然也比骑车费力。

了姿势浪费额外力气外,走路时还一直对抗重力花费额外力气。在一条平直的公路上骑行时,我们无需对抗重力,因为自行车会一直向前移动而不是向与重力相反的方向,即上方移动,但走路就不同。

当一个人两腿并拢竖直站立时,他的垂直身高最高,重心也最高。当一个人开双腿向前行进时,他的垂直身高会降低,重心也会随之降低。

走路本质上是一个人由双腿并拢到迈开双腿再到双腿并拢的过程,在过程中,人体的重心会不断上下移动,当重心由下往上移动时,人就必须为克服重力而做功,此时要耗费额外力气,这也是走路比骑自行车力的原因之一。

这已经还不够吗?当然不,走路比骑车更费力还有第三原因。骑自行车可以匀速运动,但是走路不行。从宏观角度走路确实也可以是一个匀速运动,但将走路的过程分解来看就有所不同。

我们每一步走都要经历速度变化,当我们脚刚着地向下蹬踏时,速度最快,之后速度会下降,直至另一个脚着地蹬踏,再次加速。所以表面看起来走路是匀速运动,实际上是加速运动,且反复加速,我们知道速需要消耗更多能量,所以走路自然更费力。

现在我们明白了,骑自行车虽然不能省力,但由于走路在其他方面额外耗费力气,所以显得更力。更多内容请关注公众号:sunmonarch


自行车并不能省功,但为何感觉比走路更省力?

现在已经有越来越多的人会选择骑自行车出行或者上班,可能对于以前的人来说骑自行车只是一种代步方式,而现在的年轻人骑自行车是为了锻炼身体,其实骑自行车比走路要省力很多,人在骑车的时候会克服地上的摩擦力,所以骑车比走路要更生省力,因为我们在骑自行车的时候,只需要克服轮胎与地面之间的摩擦力,也就是说我们蹬的速度越快,骑车的速度就会越快,而我们走路肯定是没有骑自行车快的。

随着时代不断的发展,现在年轻人的健康意识也越来越强,大家都把骑自行车当成一种健身方式,因为平时的工作比较忙,所以只能选择骑自行车来代替走路,这样的话每天上下班也可以锻炼一下,当然前提是要在平路上,平路上骑自行车是比较快的,尤其现在很多自行车都是赛车,但如果是那种山坡或者比较崎岖的路,可能骑自行车就会比较费力,其实现在的很多自行车跟以前的是完全没有办法相比的,因为现在自行车是一种赛车,骑起来也比较省力省时,可能以前的自行车款式比较普通,所以骑起来的时候就会很累。

其实骑自行车也算是一种绿色的出行方式,比开车或者骑电动车要好多了,并且他还能够锻炼身体,本身现在年轻人就没有多少时间锻炼身体,所以只能通过上下班骑自行车,这也是为什么现在有很多的年轻人会选择骑自行车上下班的原因,个人觉得这是一种很好的低碳出行方式,因为我们在骑车的时候比较用劲,整个人都在运动,所以这种骑行方式还是很不错的,大家可以效仿一下,当然仅限于那种上下班路程比较短的。

可以从物理角度解释骑自行车为什么比步行省力吗?

骑车比步行省力从物理角度可以从以下几点解释。

第一,骑车需要克服的摩擦力小

我们步行的时候,脚用力蹬地,鞋底与地面产生向前的摩擦力,从而使我们能够向前走,这期间的摩擦力是因人的重力和人脚蹬地的力对地面的压力产生的,属于 静摩擦力 。

骑车的时候,我们通过蹬踏板,然后通过链条传动使后轮转动,进而使车子前行,这期间后轮产生向前的摩擦力,使车子前行,前轮属于从动轮,其摩擦力向后,是我们骑车中需要克服的力,这期间车子从静止到运动这个过程摩擦力是 静摩擦力 ,车子正常前行过程中摩擦力是 滚动摩擦力 。

摩擦力的大小与物体和地面的接触面积以及压力的大小正比例相关,也就是 接触面积越大,摩擦力越大,压力越大,摩擦力越大 。我们步行时脚与地面的接触面积要大于车轮与地面的接触面积,摩擦力也就相对越大。

并且 滚动摩擦力比静摩擦力 要小。这一点从我们骑车时可以明显感觉到,就是刚蹬的时候比起车子走起来后要费力很多。

第二,骑车具有惯性

车子骑起来后具有向前的惯性,所以我们骑行过程中可以暂时不用蹬踏板,车子也能向前走。而 步行时候没有向前运动的惯性 ,我们不走也就停下来了。

骑车具有向前的惯性,所以相比没有向前的惯性的步行,也就省力了。

第三,骑车时重心基本不变

我们步行的时候人的重心在上下变化。正常我们直立的时候,重心大概在肚脐的附近,走起来的时候, 重心会在上下运动 。重心向上时需要消耗人的能量,而这个过程对我们前行没有任何作用,属于额外做功。

骑行的时候,我们的 重心是基本保持在一个高度 的,也就没有变化,也就不存在额外的做功。所以骑行使相对省力。

以上三点是我对骑车比步行省力问题的物理角度分析,希望能够得到题主和大家的认可。

码字不易,关注鼓励,谢谢大家!

一句话,效率高!

我是初二的学生,有个物理问题问下,所有机械都不能省功那么为什么骑自行车比走路方便?

走路重心上下移动会浪费能量。 此外,人的前进速度并不匀速,时快时慢也是原因之一。 就算整体重心是匀速的,两条腿显然是变速…… 严格来说走路是静摩擦(一般人走路不会瞎出溜吧……),所以走路的能量反而不是耗费在与路之间的摩擦上。 但是人觉得“累”与否并不是和做功多少直接相连的。 这个很复杂……比方说,你提一桶水站着不动,过一会也会累得要死,身体消耗了很多能量,可是一点功都没有做,全变成热量了…… 简单的说,人的肌肉有两种收缩模式,一种是长度不变(等长收缩),一种是施力不变(等张收缩)。 当你采用前者时,能保持身体姿势,但是并不做功。 其实走路的时候很多能量都用来保持身体姿势协调了,而骑车时是坐姿,变化很小,而且两脚任何时候都有支持物,所以能省很多能量。 我没见过数据,不过窃以为这才是省力的主要原因。


相关标签: 为何却比走着省力自行车并不能省功

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